高中化学必修二教案-2.2化学能与电能1-人教版

化学能与电能的教学设计

一、概述

这节课是新课程化学2第二章的第二节《化学能与电能》第一课时的内容。生活在现代社会，学生对“电” 有着丰富而又强烈的感性认识。当学生们了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”的研究之中。从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量可以转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

二、教学目标分析

（1）知识与技能

初步掌握原电池的概念和形成条件，理解原电池的原理。

训练学生的实验操作技能 。

（2）过程与方法：

①通过教师创设问题情境、学生进行实验探究，帮助学生自主建构原电池的概念，理解和掌握原电池的原理。

②通过化学史实引导学生以问题为中心发现问题、解决问题的学习方法。

（3）情感态度

①通过对原电池工作原理及条件的探究，培养浓厚的学习兴趣，养成严谨求实的科学态度。

②利用实验进行探究，树立绿色化学理念，培养科学发展观，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。

三、学习者特征分析

学生在必修1中已经学习了钢铁的腐蚀，在日常生活中也见到各种类型的电池，认识到生活中处处有化学。也已经习惯了新教材的学习思路和学习方法，同时已具备一定的化学思维基础和基础实验技能，这些都将提高学生学习本课的积极性，也为提高学生的课堂解决问题能力和实践动手能力创造了条件。从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。

四、教学策略选择与设计

根椐课标的要求，在课堂教学中实施以探究为核心的多样化教学方式，本课根据学生已掌握的有关知识入手，通过小组合作学习，实验探究来组织课堂教学。

1、从对“火力发电”进行完整透彻的剖析入手，提出如何将化学能直接转化为电能，引入新课学习。

2、通过的化学实验，帮助学生探究和理解化学能转化为电能的原理，并认识其本质是氧化还原反应。

3、学生根据提供的材料，设计装置示意图，并根据示意图进行分组实验、小组讨论，判断哪些装置可以形成原电池，最终得出构成原电池的条件的结论。

4、通过课本上的实践活动——水果电池的制作，实现本课教学内容的应用和延伸，让学生体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐。

五、教学资源与工具设计

教师的资源：课程标准内提供的资源，从网上查到的有关图片，电池的历史，相关的flash动画辅助学生从微观角度了解电池原理。

学习环境：带有多媒体的标准化实验室，实验的必要仪器

六、教学过程

1、创设问题情境，引导学生进入新思维

（1）创设问题情境，引入课题（通过2038块水果能给手机充电）

① 指导学生阅读课本关于电力在当今社会的应用和作用，提出问题：物质中的化学能在什么条件下能转化为电能呢？又是如何转化的呢？

② 多媒体呈现2001年我国发电总量构成图和火力发电的相关图片、影响和图表，引导学生分析燃烧的氧化还原本质及其能量的变化。

（2）建立新思维，提出新的研究任务

① 什么是火力发电，火力发电的原理是什么？

② 指出火电站中从开始到结束能量是怎样转化的？

③火力发电的利与弊是什么？ 学生回答：（教师回答完后，用ppt进一步归纳）

利：1、我国煤炭资源丰富廉价方便;

2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间。

弊：1、排出大量温室效应气体（CO2）和废气（SO2），能导致酸雨;

2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液;

3、能量转化效率低。

4、与低碳经济相悖

思考与交流：

假设你是电力工程师，面对这些利与弊，你会如何应对呢？

学生回答：

a、改进火力发电

b、研究新的发电方式

教师总结：用多媒体呈现，方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。

生活中的电池 我国自主研发的燃料电池车 普通干电池

风云-3卫星上的电池 摄像机专用电神舟六号燃料电池发电系统 2、师生互动，传授新知

（1）原电池的原理教学：问题引导、实验探究、动画模拟、讨论交流、归纳总结。

①设置阶梯式问题，对学生进行探究思路引导。

问题1：氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？

问题2：若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？

问题3：怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？

②实验探究：原电池及其原理。

第一小组：实验探究一

实验记录与报告

实验序号 实验1 实验2

实验步骤 锌片插入稀硫酸 铜片插入稀硫酸

实验现象

思考问题

寻找答案 问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？

问题2：Zn是通过什么途径将电子转移给溶液中的H＋的？

问题3：怎样想办法让这种电子的转移变成电流？

组内交流

列出想法

稀硫酸

稀硫酸 锌片

铜片

实验1:锌片插入稀硫酸中 实验2:铜片插入稀硫酸中 第二小组：实验探究一

实验记录与报告

实验序号 实验3 实验4

实验步骤 将锌片和铜片用导线连接，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。 将锌片和铜片用导线连接，插入盛有稀硫酸的烧杯中，在导线之间接入灵敏电流计，观察现象。

实验现象

思考问题

寻找答案 问题1：反应中哪种物质失去电子？哪种物质得到电子？

问题2：电子从Zn到溶液中H＋经历了哪种途径？

问题3：导线在这个过程中起到什么作用？

问题4：电流计在这个过程中起什么作用？

组内交流

列出想法

③师生互动、分析现象、总结规律：

学生交流自己的实验结果，教师播放微观的flash动画，使学生加深对原理的理解。

原电池：把化学能转变为电能的装置。

稀硫酸 锌片 铜片

稀硫酸 锌片 铜片 A A

实验3:锌片和铜片用导线连接插入稀硫酸中 实验4:锌片和铜片导线连接插入稀硫酸中，导线间接上电流表 2、原电池的构成条件教学：

分组实验、比较探究、交流讨论、归纳总结。

①分组实验：实验探究二

实验序号

第一小组：实验①②③④

实验装置

① ② ③ ④

能否构成原电池

构成原电池条件一 活动性不同的两个电极

实验序号 第二小组：实验⑤⑥⑦

实验装置

⑤ ⑥ ⑦

能否构成原电池

构成原电池的条件二

实验序号 第三小组：实验⑧⑨

实验装置

能 能 不能 不能

⑧ ⑨

能否构成原电池

构成原电池条件三

②交流讨论：各组同学相互交流自己的实验情况及解释与结论。

③归纳总结：

原电池的构成条件：

1.有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极；

2.电极材料均插入电解质溶中；

3.形成闭合回路。

3、反馈练习

适当的课堂练习一方面是学生对本堂课学习情况的反馈，同时使学生对所学知识巩固加深。并使用多媒体展示，根据条件组合原电池。

1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( )

2.下列装置哪些属于原电池，请说明理由。如是，请指出正极、负极。

3、总结判断原电池正负极的方法原电池（小组讨论写在下黑板上）：

1、由组成原电池的两极材料判断：一般是活泼的金属为负极活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极

2、根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。

3、 根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，

正极总是得电子发生还原反应。

4、电极反应现象：不断溶解，质量减少为负极；有气体产生,或质量增加或不变为正极

4、课堂小结

一、化学能与电能的相互转化

1.火力发电的过程。

2.原电池：将化学能转化为电能的装置。

负极(Zn)：Zn－2e－＝Zn2＋ （氧化反应）

正极(Cu)：2H+＋2e－＝H2↑（还原反应）

总反应式：Zn＋2H+＝Zn2＋＋H2↑

3. 原电池的构成条件：

① 有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极。

② 电极材料都插入电解质溶液中。

③ 两极相连形成闭合电路。

自发的氧化还原反应

4. 原电池中电子及电流的移动方向：

电子流向：外电路中由负极到正极。离子移向：内电路中阴离子移向负极，阳离子移向正极。